211service.com
Raggi X alimentati a nanotubi
I nanotubi di carbonio sono al centro di una nuova macchina a raggi X che è prevista per i test clinici entro la fine dell'anno presso gli ospedali dell'Università della Carolina del Nord (UNC). La macchina potrebbe funzionare molto meglio di quelle utilizzate oggi per l'imaging a raggi X e la terapia del cancro, affermano i ricercatori dell'UNC che hanno sviluppato la tecnologia. Hanno dimostrato che accelera l'imaging degli organi, acquisisce immagini più nitide e potrebbe aumentare la precisione della radioterapia in modo da non danneggiare i tessuti normali.
Catturare il cuore: In un nuovo scanner, i nanotubi di carbonio sparano istantaneamente elettroni per generare raggi X. Ciò fornisce immagini nitide e ad alta risoluzione, come questa di un cuore di topo che batte velocemente.
Le macchine a raggi X convenzionali sono costituite da un lungo tubo con un emettitore di elettroni, tipicamente un filamento di tungsteno, a un'estremità e un elettrodo metallico all'altra. Il filamento di tungsteno emette elettroni quando viene riscaldato a 1.000 gradi Celsius. Gli elettroni vengono accelerati lungo il tubo e colpiscono il metallo, creando raggi X.
Invece di un singolo emettitore di tungsteno, il team dell'UNC utilizza una serie di nanotubi di carbonio verticali che fungono da centinaia di minuscoli cannoni elettronici. Mentre il tungsteno richiede tempo per riscaldarsi, i nanotubi emettono istantaneamente elettroni dalle loro punte quando viene applicata una tensione.
I ricercatori hanno presentato il lavoro sul loro scanner per nanotubi all'incontro della scorsa settimana dell'American Association of Physicists in Medicine.
Professore di fisica e scienze dei materiali Otto Zhou ha cofondato una società chiamata Xintek in Research Triangle Park, NC, per commercializzare la tecnologia. Xintek ha collaborato con Siemens Medical Solutions per formare una società di joint-venture, Sistemi XinRay , che ha sviluppato il sistema prototipo che sarà testato clinicamente quest'anno.
Acquisire immagini a raggi X chiare e ad alta risoluzione degli organi del corpo è molto più semplice con la nuova sorgente di raggi X multi-raggio, afferma Zhou. Le macchine di scansione convenzionali per tomografia computerizzata (TC) impiegano alcuni minuti per creare immagini 3D nitide utilizzando i raggi X. Poiché la radiazione proviene da un punto nello spazio, la macchina deve spostare la sorgente [di elettroni] e il rilevatore attorno all'oggetto, dice Zhou. L'emettitore di raggi X si accende mentre il tubo si muove. Il movimento del cuore e dei polmoni può offuscare le immagini, quindi uno scanner CT prende centinaia di immagini che vengono sintetizzate per ricostruire un'immagine 3D.
La nuova macchina, al contrario, accende e spegne più emettitori di nanotubi in sequenza per scattare foto da diverse angolazioni senza muoversi. Perché gli emettitori si accendono e si spengono istantaneamente, dice Daniel Kopans , direttore dell'imaging mammario presso il Massachusetts General Hospital, il sistema dovrebbe essere in grado di acquisire più immagini ogni secondo. Questa esposizione più veloce, afferma Kopans, dovrebbe ridurre la sfocatura, proprio come una fotocamera ad alta velocità cattura il movimento ultraveloce. Zhou e i suoi colleghi sono stati in grado di acquisire immagini del seno a una risoluzione quasi doppia rispetto agli scanner commerciali, utilizzando 25 raggi simultanei in pochi secondi.
L'imaging veloce e in tempo reale migliorerà a sua volta il trattamento del cancro. La radioterapia all'avanguardia è altamente basata sull'immagine, afferma Sha Chang , un professore di oncologia delle radiazioni presso l'UNC School of Medicine che sta lavorando con Zhou. Vengono scattate immagini dell'area del tumore in modo che le radiazioni possano essere focalizzate sul tumore, risparmiando il tessuto normale che lo circonda. Ma poiché gli scanner di oggi sono lenti, Chang afferma che non è possibile acquisire immagini 3D e trattare il paziente allo stesso tempo. L'uso del dispositivo di imaging a raggi X [nanotubo] ci consente di raccogliere immagini 3D mentre stiamo trattando il paziente, per assicurarci che le radiazioni e il calore ad alte dosi [vengono] consegnati nel posto giusto, dice.
I risultati dei test clinici determineranno se Xintek può entrare nel mercato dell'imaging medico. Nel frattempo, l'azienda vende anche i suoi emettitori di nanotubi ai produttori di display. Aziende come Samsung e Motorola stanno realizzando display basati su emettitori di nanotubi che promettono di consumare meno energia rispetto ai display a cristalli liquidi o agli schermi al plasma, fornendo la luminosità e la nitidezza degli ingombranti televisori a tubo catodico perché funzionano sullo stesso principio: sparare elettroni su uno schermo rivestito di fosfori rossi, verdi e blu.
La tecnologia di imaging di Xintek si sta dimostrando utile anche per la ricerca sugli animali da laboratorio. Può acquisire immagini cardiache nitide dei topi, il che è difficile a causa dei loro battiti cardiaci rapidi. Zhou afferma che i ricercatori biomedici dell'UNC stanno già utilizzando il sistema e stanno installando una seconda unità presso la struttura di ricerca della scuola di medicina.